Ten obszerny przewodnik zawiera porównanie 25 najpopularniejszych materiałów stosowanych w obróbce CNC i pomaga wybrać odpowiedni materiał do danego zastosowania.
Obróbka CNC może wytwarzać części z prawie każdego metalu lub tworzywa sztucznego.W takim przypadku dostępna jest ogromna gama materiałów na części produkowane za pomocą frezowania i toczenia CNC.Wybór odpowiedniego materiału do danego zastosowania może być sporym wyzwaniem, a zrozumienie zalet i najlepszych zastosowań każdego dostępnego materiału może mieć kluczowe znaczenie.
W tym artykule porównujemy najpopularniejsze materiały CNC pod względem właściwości mechanicznych i termicznych, kosztów oraz typowych (i optymalnych) zastosowań.
Jak wybrać odpowiednie materiały CNC?
Kiedy projektujesz część do obróbki CNC, wybór odpowiednich materiałów ma kluczowe znaczenie.Oto podstawowe kroki, które zalecamy wykonać, aby wybrać odpowiednie materiały do niestandardowych części.
Zdefiniuj wymagania materiałowe: Mogą to być wymagania mechaniczne, termiczne lub inne wymagania materiałowe, a także koszty i wykończenie powierzchni.Zastanów się, w jaki sposób będziesz używać swoich części i w jakim środowisku będą się znajdować.
Zidentyfikuj materiały kandydujące: Określ kilka materiałów kandydujących, które spełniają wszystkie (lub większość) wymagań projektowych.
Wybierz najbardziej odpowiedni materiał: zwykle wymagany jest kompromis między dwoma lub więcej wymaganiami projektowymi (na przykład właściwościami mechanicznymi i kosztami).
W tym artykule skupimy się na kroku drugim.Korzystając z informacji przedstawionych poniżej, możesz zidentyfikować materiały, które są najbardziej odpowiednie dla twojego zastosowania, jednocześnie utrzymując projekt w ramach budżetu.
Jakie są wytyczne Hubs dotyczące wyboru materiałów do CNC?
W poniższych tabelach podsumowujemy istotne cechy najpopularniejszych materiałów CNC, zebrane na podstawie arkuszy danych dostarczonych przez producentów materiałów.Metale i tworzywa sztuczne dzielimy na dwie odrębne kategorie.
Metale są stosowane głównie w zastosowaniach wymagających wysokiej wytrzymałości, twardości i odporności termicznej.Tworzywa sztuczne to lekkie materiały o szerokim zakresie właściwości fizycznych, często wykorzystywane ze względu na ich odporność chemiczną i właściwości izolacji elektrycznej.
W naszym porównaniu materiałów CNC skupiamy się na wytrzymałości mechanicznej (wyrażonej jako granica plastyczności przy rozciąganiu), skrawalności (łatwość obróbki wpływa na cenę CNC), cenie, twardości (głównie w przypadku metali) i odporności na temperaturę (głównie w przypadku tworzyw sztucznych).
Oto infografika, której możesz użyć jako szybkiego odniesienia do szybkiego identyfikowania materiałów CNC, które odpowiadają określonym potrzebom inżynieryjnym:
Co to jest aluminium?Solidny, ekonomiczny stop
Element wykonany z aluminium 6061
Stopy aluminium charakteryzują się doskonałym stosunkiem wytrzymałości do masy, wysoką przewodnością cieplną i elektryczną oraz naturalną ochroną przed korozją.Są łatwe w obróbce i opłacalne w dużych ilościach, co często czyni je najbardziej ekonomiczną opcją do produkcji prototypów i innych rodzajów części.
Chociaż stopy aluminium mają zwykle niższą wytrzymałość i twardość niż stale, można je jednak anodować, tworząc na ich powierzchni twardą warstwę ochronną.
Rozbijmy różne rodzaje stopów aluminium.
❖ Aluminium 6061 jest najpopularniejszym stopem aluminium ogólnego zastosowania, charakteryzującym się dobrym stosunkiem wytrzymałości do masy i doskonałą obrabialnością.
❖ Aluminium 6082 ma podobny skład i właściwości materiałowe jak 6061. Jest częściej stosowane w Europie (ponieważ spełnia normy brytyjskie).
❖ Aluminium 7075 jest stopem najczęściej stosowanym w zastosowaniach lotniczych, gdzie redukcja masy ma kluczowe znaczenie.Ma doskonałe właściwości zmęczeniowe i może być poddawany obróbce cieplnej do wysokiej wytrzymałości i twardości, co czyni go porównywalnym do stali.
❖ Aluminium 5083 ma wyższą wytrzymałość niż większość innych stopów aluminium i wyjątkową odporność na wodę morską.Dzięki temu jest optymalny do zastosowań budowlanych i morskich.To także doskonały wybór do spawania.
Charakterystyka materiału:
❖ Typowa gęstość stopów aluminium: 2,65-2,80 g/cm3
❖ Może być anodowany
❖ Niemagnetyczny
Co to jest stal nierdzewna?Mocny, trwały stop
Część wykonana ze stali nierdzewnej 304
Stopy stali nierdzewnej mają wysoką wytrzymałość, wysoką ciągliwość, doskonałą odporność na zużycie i korozję oraz mogą być łatwo spawane, obrabiane i polerowane.W zależności od ich składu mogą być (zasadniczo) niemagnetyczne lub magnetyczne.
Podzielmy rodzaje stali nierdzewnej, które oferujemy na platformie.
❖ Stal nierdzewna 304 jest najpopularniejszym stopem stali nierdzewnej.Posiada doskonałe właściwości mechaniczne i dobrą skrawalność.Jest odporny na większość warunków środowiskowych i media korozyjne.
❖ Stal nierdzewna 316 to kolejny popularny stop stali nierdzewnej o właściwościach mechanicznych podobnych do stali 304. Ma jednak wyższą odporność na korozję i chemikalia, zwłaszcza na roztwory soli (na przykład wodę morską), dlatego często lepiej radzi sobie w trudniejszych warunkach.
❖ Stal nierdzewna 2205 Duplex ma najwyższą wytrzymałość (dwa razy większą niż zwykłe stopy stali nierdzewnej) i doskonałą odporność na korozję.Jest używany w ekstremalnych środowiskach, z wieloma zastosowaniami w przemyśle naftowym i gazowym.
❖ Stal nierdzewna 303 ma doskonałą ciągliwość, ale niższą odporność na korozję w porównaniu ze stalą 304. Ze względu na doskonałą obrabialność jest często używana w zastosowaniach wielkoseryjnych, takich jak produkcja nakrętek i śrub dla przemysłu lotniczego.
❖ Stal nierdzewna 17-4 (klasa SAE 630) ma właściwości mechaniczne porównywalne do stali 304. Można ją utwardzać wydzieleniowo w bardzo wysokim stopniu (porównywalnym ze stalami narzędziowymi) i ma doskonałą odporność chemiczną, dzięki czemu nadaje się do zastosowań o bardzo wysokich parametrach, takich jak produkcja łopat do turbin wiatrowych.
Charakterystyka materiału:
❖ Typowa gęstość: 7,7-8,0 g/cm3
❖ Niemagnetyczne stopy stali nierdzewnej: 304, 316, 303
❖ Magnetyczne stopy stali nierdzewnej: 2205 Duplex, 17-4
Co to jest stal miękka?Stop ogólnego zastosowania
Część wykonana ze stali miękkiej 1018
Stale miękkiesą również znane jako stale niskowęglowe i mają dobre właściwości mechaniczne, doskonałą obrabialność i dobrą spawalność.Ponieważ są stosunkowo tanie, producenci używają ich do wielu zastosowań ogólnych, takich jak przyrządy i osprzęt.Stale miękkie są podatne na korozję i uszkodzenia chemiczne.
Przyjrzyjmy się rodzajom stali miękkich dostępnych na platformie.
❖ Stal miękka 1018 jest stopem ogólnego zastosowania o dobrej skrawalności i spawalności oraz doskonałej ciągliwości, wytrzymałości i twardości.Jest to najczęściej stosowany stop stali miękkiej.
❖ Stal miękka 1045 jest stalą średniowęglową o dobrej spawalności, dobrej skrawalności oraz wysokiej wytrzymałości i udarności.
❖ Stal miękka A36 jest popularną stalą konstrukcyjną o dobrej spawalności.Nadaje się do różnych zastosowań przemysłowych i budowlanych.
Charakterystyka materiału:
❖ Typowa gęstość: 7,8-7,9 g/cm3
❖ Magnetyczne
Co to jest stal stopowa?Wytrzymałszy, odporny na zużycie stop
Część wykonana ze stali stopowej
Stale stopowe oprócz węgla zawierają inne pierwiastki stopowe, co poprawia twardość, wytrzymałość, odporność na zmęczenie i zużycie.Podobnie jak stale miękkie, stale stopowe są podatne na korozję i działanie substancji chemicznych
❖ Stal stopowa 4140 ma dobre ogólne właściwości mechaniczne, dobrą wytrzymałość i udarność.Stop ten nadaje się do wielu zastosowań przemysłowych, ale nie jest zalecany do spawania.
❖ Stal stopowa 4340 może być poddawana obróbce cieplnej do wysokiego poziomu wytrzymałości i twardości, przy jednoczesnym zachowaniu jej dobrej ciągliwości, odporności na zużycie i wytrzymałości zmęczeniowej.Ten stop jest spawalny.
Charakterystyka materiału:
❖ Typowa gęstość: 7,8-7,9 g/cm3
❖ Magnetyczne
Co to jest stal narzędziowa?Wyjątkowo wytrzymały i odporny stop
Część obrabiana ze stali narzędziowej
Stale narzędzioweto stopy metali o wyjątkowo wysokiej twardości, sztywności, odporności na ścieranie i temperaturę, o ile są poddawaneobróbka cieplna.Służą do tworzenia narzędzi produkcyjnych (stąd nazwa), takich jak matryce, stemple i formy.
Rozbijmy stale narzędziowe, które oferujemy w Hubs.
❖ Stal narzędziowa D2 jest stopem odpornym na zużycie, który zachowuje swoją twardość do temperatury 425°C.Jest powszechnie używany do produkcji narzędzi skrawających i matryc.
❖ Stal narzędziowa A2 jest hartowaną na powietrzu stalą narzędziową ogólnego przeznaczenia o dobrej ciągliwości i doskonałej stabilności wymiarowej w podwyższonych temperaturach.Jest powszechnie używany do produkcji matryc do formowania wtryskowego.
❖ Stal narzędziowa O1 jest stopem utwardzanym w oleju o wysokiej twardości 65 HRC.Jest powszechnie używany do produkcji noży i narzędzi skrawających.
Charakterystyka materiału:
❖ Typowa gęstość: 7,8 g/cm3
❖ Typowa twardość: 45-65 HRC
Co to jest mosiądz?Stop przewodzący i kosmetyczny
Mosiężna część C36000
Mosiądzto stop metalu o dobrej skrawalności i doskonałej przewodności elektrycznej, dzięki czemu idealnie nadaje się do zastosowań wymagających niskiego tarcia.Często można znaleźć kosmetyczne części mosiężne używane do celów architektonicznych (złote detale).
Oto mosiądz, który oferujemy w Hubs.
❖ Mosiądz C36000 jest materiałem o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i naturalnej odporności na korozję.Jest to jeden z najłatwiejszych w obróbce materiałów, dlatego jest często używany do zastosowań o dużej objętości.
Charakterystyka materiału:
❖ Typowa gęstość: 8,4-8,7 g/cm3
❖ Niemagnetyczny
Co to jest ABS?Termoplastyczny prototyp
Część wykonana z ABS
ABSjest jednym z najpowszechniejszych materiałów termoplastycznych oferujących dobre właściwości mechaniczne, doskonałą udarność, wysoką odporność na ciepło i dobrą skrawalność.
ABS ma niską gęstość, dzięki czemu idealnie nadaje się do lekkich zastosowań.Części ABS obrabiane CNC są często używane jako prototypy przed masową produkcją z formowaniem wtryskowym.
Charakterystyka materiału:
❖ Typowa gęstość: 1,00-1,05 g/cm3
Co to jest nylon?Inżynieryjne tworzywo termoplastyczne
Część wykonana z nylonu
Nylon(inaczej poliamid (PA)) jest tworzywem termoplastycznym często stosowanym w zastosowaniach inżynierskich ze względu na doskonałe właściwości mechaniczne, dobrą udarność oraz wysoką odporność chemiczną i na ścieranie.Jest podatny na wchłanianie wody i wilgoci.
Nylon 6 i nylon 66 to gatunki najczęściej stosowane w obróbce CNC.
Charakterystyka materiału:
❖ Typowa gęstość: 1,14 g/cm3
Co to jest poliwęglan?Tworzywo termoplastyczne o udarności
Część wykonana z poliwęglanu
Poliwęglan to tworzywo termoplastyczne o wysokiej ciągliwości, dobrej skrawalności i doskonałej udarności (lepszej niż ABS).Zwykle jest przezroczysty, ale można go barwić na różne kolory.Czynniki te sprawiają, że idealnie nadaje się do szerokiego zakresu zastosowań, w tym urządzeń płynnych lub szyb samochodowych.
Charakterystyka materiału:
❖ Typowa gęstość: 1,20-1,22 g/cm3
Co to jest POM (Delrin)?Najbardziej obrabialne tworzywo CNC
Część wykonana z POM (Delrin)
POM jest powszechnie znany pod nazwą handlową Delrin i jest termoplastycznym tworzywem konstrukcyjnym o najwyższej skrawalności wśród tworzyw sztucznych.
POM (Delrin) jest często najlepszym wyborem podczas obróbki CNC części z tworzyw sztucznych, które wymagają wysokiej precyzji, dużej sztywności, niskiego tarcia, doskonałej stabilności wymiarowej w podwyższonych temperaturach i bardzo niskiej absorpcji wody.
Charakterystyka materiału:
❖ Typowa gęstość: 1,40-1,42 g/cm3
Co to jest PTFE (teflon)?Termoplastyczne tworzywo sztuczne do ekstremalnych temperatur
Część wykonana z PTFE
PTFE, powszechnie znany jako teflon, jest konstrukcyjnym tworzywem termoplastycznym o doskonałej odporności chemicznej i termicznej oraz najniższym współczynniku tarcia ze wszystkich znanych ciał stałych.Jest to jedno z niewielu tworzyw sztucznych, które wytrzymuje temperatury robocze powyżej 200 stopni Celsjusza i jest znakomitym izolatorem elektrycznym.Ma również czysto mechaniczne właściwości i jest często używany jako okładzina lub wkładka w zespole.
Charakterystyka materiału:
❖ Typowa gęstość: 2,2 g/cm3
Co to jest HDPE?Tworzywo termoplastyczne do zastosowań zewnętrznych i rurociągów
Część wykonana z HDPE
Polietylen o dużej gęstości (HDPE)to tworzywo termoplastyczne o wysokim stosunku wytrzymałości do masy, wysokiej udarności i dobrej odporności na warunki atmosferyczne.HDPE jest lekki i nadaje się do użytku na zewnątrz i rurociągów.Podobnie jak ABS, jest często używany do tworzenia prototypów przed formowaniem wtryskowym.
Charakterystyka materiału:
❖ Typowa gęstość: 0,93-0,97 g/cm3
Co to jest PEK?Plastik zamiast metalu
Część wykonana z PEEK
ZERKAĆjest wysokowydajnym termoplastycznym tworzywem konstrukcyjnym o doskonałych właściwościach mechanicznych, stabilności termicznej w bardzo szerokim zakresie temperatur i doskonałej odporności na większość chemikaliów.
PEEK jest często używany do wymiany części metalowych ze względu na wysoki stosunek wytrzymałości do wagi.Dostępne są również klasy medyczne, dzięki czemu PEEK nadaje się również do zastosowań biomedycznych.
Charakterystyka materiału:
❖ Typowa gęstość: 1,32 g/cm3
Często Zadawane Pytania
❖ Jakie są zalety obróbki CNC metali?
Metale są idealne do zastosowań produkcyjnych, które wymagają wysokiej wytrzymałości, twardości i/lub niezawodnej odporności na ekstremalne temperatury.
Źródło artykułu:https://www.hubs.com/knowledge-hub/?topic=CNC+machining
Czas postu: maj-10-2023